2026年高考化学二轮复习（全国）微专题04 离子交换膜及其应用（专练）（解析版）

微专题04离子交换膜及其应用情境突破练压轴提速练1．新考法【结合电渗析法提纯乳清考查电解池原理】（2026·陕西渭南·一模）科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，使有价值的蛋白质回收率达到98%，工作原理如图所示。下列说法错误的是A．膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜B．膜1、膜2孔径不大于半透膜孔径C．a极的电极反应式为D．每转移1mol电子，理论上乳清质量减少58.5g【答案】A【分析】光伏电池电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，左侧a极附近稀NaOH溶液最终变成浓NaOH溶液，说明溶液中水得电子生成氢气和OH-，Na+通过膜1迁移到a极区，所以a为阴极，膜1为阳离子交换膜，同理，乳清中的氯离子通过膜2迁移到b极区，发生失电子的氧化反应，据此分析解答。【解析】A．根据分析，通过膜1向a极区迁移，所以膜1为阳离子交换膜，同理，氯离子通过膜2向b极区迁移，所以膜2为阴离子交换膜，A项错误；B．该装置的目的是为了利用电渗析法提纯蛋白质，不能让蛋白质（胶体粒子）通过膜1、膜2，所以膜1、膜2的孔径应该不大于半透膜的孔径，B项正确；C．a极为阴极，生成，故a极的电极反应式为，C项正确；D．每转移1mol电子，理论上乳清减少的质量为1mol氯化钠的质量，即质量减少58.5g，D项正确；故选A。2．新情境【结合微生物脱盐电池考查原电池原理】（2025·四川德阳·一模）科研人员设计出一种微生物脱盐电池，实现了同时产电脱盐并去除污水，模拟其工作原理如图所示：下列说法正确的是A．离子交换膜Ⅱ是阴离子交换膜B．温度越高，该装置的转化效率越高C．电极A的反应式为：D．当电路中通过时，Ⅲ室溶液质量增加12.4g【答案】D【分析】由图示可知，Ⅲ室通入氧气，则电极B为电池的正极，正极反应式为，所以电极A为电池的负极，负极反应式为，据此解答，【解析】A．在原电池中，阴离子移向负极，则离子交换膜Ⅰ是阴离子交换膜，即Ⅱ室中的通过离子交换膜Ⅰ移向Ⅰ室，离子交换膜Ⅱ是阳离子交换膜，Ⅱ室中的通过离子交换膜Ⅱ移向Ⅲ室，实现了同时产电脱盐的目的，A错误；B．该装置依赖微生物活性，温度过高会导致微生物失活，转化效率不会随温度升高一直增大，B错误；C．根据分析，A为电池的负极，负极反应式为，C错误；D．当电路中通过时，根据反应为，此时从外界进入，同时有进入Ⅲ室，Ⅲ室溶液质量增加，D正确；故选D。3．新角度（2025·广西贵港·模拟预测）某实验小组设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸钠生成，并将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池(忽略两装置内溶液体积变化)。下列说法错误的是A．装置工作时，穿过左右两侧阳膜的离子相同B．装置工作一段时间后，在将乙室溶液转移至甲室之前，甲室中浓度不变C．乙室d电极反应式为D．外电路中转移时，a、c两极共产生标准状况下【答案】D【分析】已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池，则左侧为电解池。将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+，则钴元素化合价降低，LiCoO2(s)为正极（d极），发生还原反应：，与之相连的a极为电解池阳极。原电池中c电极为电池负极，电极反应式为：，与之相连的b极为电解池阴极。电解池中，与原电池正极相连的a电极为阳极，电极反应为：；b电极为阴极，在阴极得到电子发生还原反应生成Co，电极反应式为：。【解析】A．装置工作时，左侧电解池阳极醋酸根放电产生，和穿过阳膜移向甲室；右侧原电池中负极醋酸根放电产生，为保持溶液电中性，和穿过阳膜移向乙室，穿过左右两侧阳膜的离子都是和，A正确；B．在将乙室溶液转移至甲室之前，甲室中在阴极得到电子生成Co，溶液中不参与电极反应，且忽略溶液体积变化，所以甲室中氯离子浓度不变，B正确；C．由分析可知，C正确；D．外电路中转移4mol电子时，a电极产生CO2的物质的量为；c电极产生CO2的物质的量为；则a、c两极共产生CO2的物质的量是2mol，在标准状况下的体积为：，D错误；故选D。建议用时：75min1．新载体（2025·安徽芜湖·一模）我国科研工作者提出通过阴离子交换膜及合适的催化剂，先使电催化转化为乙烯，再将乙烯通入另一碱性溶液电化学体系，制备高附加值的环氧乙烷（），工作原理如图所示。下列说法正确的是A．电极N为负极B．可用溶液代替溶液C．制备环氧乙烷电化学体系中阳极的电极反应式为：D．若生成环氧乙烷8.8g，理论上，电极N上生成标准状况下的体积为13.44L【答案】D【分析】CO2电催化转化为乙烯的装置为电解池，M电极：碳元素化合价降低，发生还原反应，则电极M为阴极，电极N为阳极；将乙烯通入另一碱性溶液电化学体系，制备高附加值的环氧乙烷的装置为电解池，则阳极发生氧化反应，电极反应式为：，阴极电极反应式为：，据此分析回答。【解析】A．由分析可知，电极N为阳极，A错误；B．CO2与K2CO3溶液反应，所以不能用K2CO3溶液代替KHCO3溶液，B错误；C．由分析可知，制备环氧乙烷电化学体系中阳极的电极反应式为：，C错误；D．若生成环氧乙烷8.8g，即生成0.2molC2H4O，根据阳极电极反应式可知，消耗0.2molC2H4，CO2电催化转化为乙烯的化学方程式为：，根据化学方程式可知，生成0.2molC2H4的同时，生成0.6molO2，则生成标准状况下的O2体积为13.44L，D正确；故选D。2．新考法（2025·四川巴中·模拟预测）我国某科研团队开发出了用于制氢的膜基海水电解槽，其装置如图所示。下列说法正确的是A．电极M的电势比电极N的高B．电解一段时间后溶液B室pH不变C．当M极产生44.8L气体(标准状况)，通过阴离子交换膜的离子数为D．电解过程中NaOH和稀硫酸物质的量均减小【答案】C【分析】电解池中阴离子向阳极移动，由图可知，由M极移向N极，则M极为阴极，N极为阳极，M极电极方程式为：，N极电极方程式为：，以此解答。【解析】A．由分析可知，M为阴极，电极电势更低，A错误；B．M极生成氢气和氢氧根，生成的氢氧根转移至N极反应生成水，但B室中消耗了水，氢氧化钠的浓度增加，B室pH增大，B错误；C．M产生的，转移电子4mol，C室移入，C正确；D．加入NaOH或稀硫酸的目的是增强导电性，电解过程中其物质的量不变，D错误；故选C。3．（2026·甘肃贵州·一模）磷酸铁锂()电池是新能源汽车的主流电池，其放电时工作原理如图所示。下列说法正确的是A．为了增强导电性，电解质可以配成水溶液B．充电时，电极a与电源正极相连C．充电时，电极b的反应式为D．电池驱动汽车前进时，负极材料减重14g，理论上电路中转移电子【答案】C【分析】根据Li+的流向可知电极a为负极，失电子发生氧化反应，所以电极反应为；电极b为正极，得电子发生还原反应，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4。【解析】A．负极材料能与水反应，故电解质不能配成水溶液，A错误；B．通过放电时Li+迁移方向，确定电极a为负极，则充电时与外接电源的负极相连，B错误；C．充电时，电极b为阳极，与分析中正极的反应相反，反应式为，C正确；D．电池驱动汽车前进时是原电池，负极的电极反应为，负极材料减少14g时，有从负极脱嵌出来，故理论上电路中转移2mol电子，D错误；故选C。4．新载体（2025·四川乐山·一模）最近，我国科学家研制了包含单独析氧反应器的解耦式海水直接电解系统（），该系统以铁氰化物为电子介体电解海水制氢，能有效抑制副反应发生，装置示意图如图。下列说法正确的是A．b电极的电极反应式为：B．左池中的离子交换膜为阳离子交换膜C．相同条件下溶液的：海水②>海水①D．该电化学环境下，还原性：【答案】B【分析】由图可知，a电极产生H2，发生还原反应，则电极a为阴极，电极反应式为：；b电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：，据此分析回答。【解析】A．b电极是阳极，失去电子被氧化为的反应，其电极反应式为：，A错误；B．左池为阴极区，a极产生H2，阴极反应生成OH-使阴离子增多，右池为阳极区，失去电子被氧化为，负电荷减少，为维持电荷平衡，阳离子需从右池移向左池，故离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；C．左池（阴极区）生成OH-使海水①碱性增强，右池（阳极区）无OH-生成，故pH：海水①>海水②，C错误；D．该系统抑制Cl-副反应，说明优先于Cl-被氧化，还原性：>Cl-，D错误；故选B。5．新情境（2025·江苏镇江·模拟预测）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水溶液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。电解中下列说法错误的是A．阳极区pH下降B．从阴极区向阳极区迁移C．阴极发生反应D．阴极转化，有通过阴离子交换膜【答案】D【分析】电解池左侧电极转化为，N元素化合价降低，发生还原反应，为阴极；右侧电极乙二醇转化为羟基乙酸盐，C元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极。装置中为阴离子交换膜，可通过该膜从阴极区向阳极区迁移。阴极发生的还原反应，阳极发生乙二醇的氧化反应。【解析】A.阳极区发生乙二醇的氧化反应，消耗，溶液中浓度降低，pH下降，A正确；B.电解池中阳离子向阴极移动，为阴离子，从阴极区向阳极区迁移，B正确；C.阴极转化为，N元素从+5价降至−3价，1mol得到8mol电子，结合电荷守恒与原子守恒，电极反应式为，C正确；D.阴极转化1mol，根据电极反应式，生成9mol，但电子转移为8mol，根据电荷守恒，通过阴离子交换膜的物质的量为8mol，并非9mol，D错误；故答案选D。6．（2025·浙江绍兴·一模）己二腈是工业制造尼龙-66的原料，利用丙烯腈(，不溶于水)为原料、高浓度季铵盐水溶液[季铵盐的阳离子在阴极表面会形成一个疏水的界面层，提高电解效率]为电解液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。下列说法不正确的是A．的作用之一是抑制副反应：B．若交换膜为阴离子交换膜，则一段时间后阳极区由无色变成橙色C．当电路中转移1mol时，阳极室溶液质量减少9gD．电解质季铵盐中R越大，电解效率越高【答案】D【分析】结合题意可知，a为阴极，丙烯腈发生还原反应生成己二腈，电极反应式为：；b为阳极发生氧化反应，电极反应式为：；据此作答。【解析】A．依据题意：季铵盐的阳离子(R4N+)在阴极表面会形成一个疏水的界面层，则R4NBr可以阻止水中的氢离子得电子发生副反应，提高电解效率，A正确；B．若交换膜为阴离子交换膜，R4NBr电离出来的溴离子可能会移动至阳极并放电，产生溴单质，使阳极区溶液由无色变成橙色，B正确；C．阳极电极反应式为：，当电路中转移1mol电子时，阳极室产生0.25mol氧气，同时有1mol氢离子进入阴极区，则阳极溶液减少质量=，C正确；D．电解质季铵盐(R4NBr)中R越大，可能增强了疏水性，抑制了副反应；但R越大也可能导致离子体积增大，离子的迁移率降低，增加电解过程中的能耗，D不正确；故答案选D。7．新角度（2025·广东清远·一模）目前新能源汽车多采用三元锂电池，某三元锂电池的工作原理如图所示，下列说法错误的是A．充电时，从隔膜右侧移向左侧B．放电时，A极发生的反应为C．外电路每通过1mol电子，电极A、B的质量变化之和为14gD．失去活性锂元素的三元正极材料可采用化学方法再生，实现循环利用【答案】B【分析】充电时接触，作为电解池，锂离子由阳极脱嵌再嵌入阴极，B极作阳极发生反应，A极作阴极发生反应；放电时接触，作为原电池，B极作为正极发生反应，A极作负极发生反应，据此分析。【解析】A．充电时为电解池，根据上述分析B极作阳极，A极作阴极，移向阴极，则从隔膜右侧（阳极）移向左侧（阴极），A正确；B．放电时为原电池，（A极）为负极，应发生氧化反应（失去电子），电极反应式为，B错误；C．外电路通过1mol电子时，A极（负极）失去1mol（质量减少7g），B极（正极）得到1mol（质量增加7g），两极质量变化之和为7g-(-7g)=14g，C正确；D．失去活性锂的三元正极材料可通过化学补锂等方法再生，实现循环利用，D正确；故答案选B。8．新考法（25-26高三上·云南西双版纳·期中）某研究团队研发了一种钴钠电池，在充、放电过程中可将苯甲醛分别转化为具有高附加值的苯甲醇、苯甲酸，工作原理如图所示，下列说法正确的是A．充电时，a电极连接电源的正极B．放电时，由b电极移向a电极C．充电时，外电路每转移电子，会消耗的D．放电时，a极电极反应式为【答案】D【分析】由题意可知，充电时，a极苯甲醛生成苯甲醇，发生还原反应，是阴极，发生的电极反应式：，b极是阳极，发生的电极反应式：，放电时，a极苯甲醛在碱性条件下生成苯甲酸盐，是负极，发生的电极反应式：，b极是正极，发生的电极反应式：。【解析】A．由分析可知，充电时a电极是阴极，与电源的负极相连，A错误；B．放电时，是原电池，向在正极移动，由a极向b极移动，B错误；C．充电时，依据b极电极反应式：，外电路每转移电子，会生成的，而非消耗，C错误；D．放电时，a极电极反应式为，D正确；故答案选D。9．新载体（25-26高三上·江苏宿迁·期中）科学家研发了一种在电催化条件下由氢气和二氧化碳制备甲醇的方法(有少量CO产生)，反应原理如图(M、N均为石墨电极)。已知：在电场作用下，双极膜中水电离出H+和OH-向两极迁移。下列说法错误的是A．M极为阳极，H2发生氧化反应B．电解一段时间后，M极区域溶液pH不变C．N极上生成甲醇的电极反应式为D．M极每消耗3molH2，N极消耗的CO2大于1mol【答案】B【分析】右边二氧化碳转化为甲醇和一氧化碳，化合价降低，得电子，所以N作阴极；左边氢气失电子，化合价升高，所以M作阳极，据此解答。【解析】A．由题意知，氢气在M极失电子，发生氧化反应，作阳极，A正确；B．M极（阳极）反应为，双极膜中向M极迁移并与中和生成，且生成的与迁移的等量，水增多使浓度减小，pH增大，B错误；C．N极为阴极，CO2被还原为CH3OH，C元素从+4价降为-2价，得6e-。结合碱性环境及原子守恒、电荷守恒，电极反应式为，C正确；D．若M极每消耗3molH2，转移电子数为6mole-，N极发生的还原反应包括和，根据得失电子守恒可知，N极消耗的CO2大于1mol，D正确；故选B。10．（2025·陕西西安·模拟预测）烟酸是B族维生素，可以预防和治疗多种疾病。利用碳封装过渡金属电极可电催化将3-甲基吡啶氧化为烟酸，工作原理如图所示，在电场作用下，双极膜中H+、OH-离子分别向两极迁移。下列说法正确的是A．a极的电极反应式为2H2O-2e-=7OH-+H2↑B．a极电势高于b极电势C．制备0.1mol烟酸时双极膜中质量减少10.8gD．碳封装过渡金属电极能催化提高b电极上还原反应的速率【答案】C【分析】从题图可判断，电极a与碱性NaOH溶液相接，电极b与酸性H2SO4溶液相接，且利用b极上“碳‐过渡金属”电极催化氧化3‐甲基吡啶生成烟酸，可知b极为阳极（氧化极），a极为阴极（还原极）。在外加电源作用下，阳极电势高于阴极电势，故a极电势低于b极电势。【解析】A．a极为阴极，发生还原反应，得到电子，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故A错误；B．b极为阳极（氧化极），a极为阴极（还原极）。在外加电源作用下，阳极电势高于阴极电势，故a极电势低于b极电势，故B错误；C．，制备0.1mol烟酸时转移电子为0.6mol，根据电子守恒可知，双极膜中有0.6molOH-移向阳极，0.6molH+移向阴极，即质量减少0.6mol×18g/mol=10.8g，故C正确；D．碳封装过渡金属电极的作用是促进3‐甲基吡啶在阳极发生氧化反应，而非加快阴极的还原速率，故D错误；故选C。11．新技术（2025·浙江台州·一模）和协同电解水制氢技术装置如下图所示，和被NaOH溶液吸收形成吸收液，通过电解在左池重新生成NaOH溶液及在右池回收，实现烟气的脱硫脱碳。下列说法正确的是A．电极B与电源负极相连B．离子交换膜为阳离子交换膜C．可将右池中硫酸溶液换成盐酸D．阳极区可能还存在电极反应：【答案】D【分析】CO2和SO2被NaOH吸收后形成的吸收液的主要成分为Na2CO3、Na2SO3等，而该电解池基于电解水制氢技术，且在电解池左池重新生成NaOH溶液，在右池回收CO2，即需穿过离子交换膜进入右池，发生反应回收CO2，因此电极A为阴极，发生的电极反应式为，重新生成NaOH溶液；电极B为阳极，发生的电极反应式为，补充消耗的；【解析】A．电极B为电解池的阳极，应与电源的正极相连，A错误；B．需穿过离子交换膜进入右池从而回收CO2，因此离子交换膜为阴离子交换膜，B错误；C．若将右池中的硫酸换成盐酸，则在电极B上会优先放电生成，导致得不到补充且会造成环境污染，C错误；D．也会穿过阴离子交换膜进入阳极区，从而在电极B上被氧化生成，电极反应式为，D正确；故答案选D。12．（2025·四川达州·一模）一种锌基液流电池的工作原理如图所示，它在充、放电过程中可实现化学能和电能的相互转化。下列说法正确的是A．放电时a极作正极B．放电时总反应为：Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+C．充电时阴离子由右室移向左室D．充电时每转移2mole-，阳极区溶液质量增加56g【答案】B【分析】放电时为原电池，a极Zn转化为Zn2+（失电子，氧化反应）为负极，b极Fe3+转化为Fe2+（得电子，还原反应）为正极，充电时为电解池，a是阴极，b是阳极，以此分析【解析】A．根据分析可知，放电时，a极Zn转化为Zn2+为负极，A错误；B．放电总反应为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+（负极Zn-2e-=Zn2+，正极2Fe3++2e-=2Fe2+），B正确；C．充电时，b极为阳极，电解池中阴离子向阳极移动，即从左室移向右室，C错误；D．充电时阳极为b极，反应为，同时阴离子从阴极区移向阳极区，阳极区溶液质量增加量与移入阴离子的物质的量和摩尔质量有关，并非56g，D错误；故选B。13．（2026·甘肃贵州·一模）为了实现碳中和，某科研团队研究了以铜基配合物电催化还原的装置原理(如图所示)，下列说法不正确的是A．Pt电极附近溶液的pH减小B．石墨烯为阴极，发生的电极反应为C．该装置可减少在大气中累积和实现可再生能源有效利用D．每转移2mol电子，阳极室、阴极室溶液质量变化量的差值为30g【答案】D【分析】该装置为电解池，Pt电极发生的电极反应为，该电极为阳极，与电源正极相连，即a为正极，b为负极，石墨烯为阴极，电极反应为，从阳极区向阴极区迁移。【解析】A．电极上失电子转化为，电极反应为，所以电极附近溶液的减小，A正确；B．石墨烯为阴极，根据二氧化碳转化图可知电极反应式为，B正确；C．该装置可实现转化为，减少在大气中累积，并实现可再生能源有效利用，C正确；D．每转移2mol电子，由阴极电极反应式可知，有1mol二氧化碳转化为，且有2mol从阳极区迁移至阴极区，所以阴极室溶液质量增大，阴极室增加的质量为；根据阳极室反应可知，每转移2mol电子，阳极消耗1mol水，生成氧气，同时有迁移至阴极室，所以阳极室质量减少，阳极室减少的质量为，所以，D错误；故选D。14．新考法（2026·黑龙江大庆·二模）一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空气液流二次电池的工作原理如图所示，其中双膜结构的液流电池设计缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是A．放电时，电子流向为：电极B→电解液→电极AB．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜C．充电时发生反应的离子方程式为：D．放电时，当外电路通过2mol电子时，理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共减少2mol【答案】C【分析】由电池装置图可知，放电时，空气氧化多硫化物，则电极B为正极，电极反应为，电极A为负极，电极反应为；充电时，电极B为阳极，电极反应为，电极A为阴极，电极反应为；【解析】A．放电时，电子由负极经外电路流向正极，即电极A→负载→电极B，A错误；B．由分析可知，放电时，负极室中的通过膜a向Ⅱ室迁移，膜a为阳离子交换膜；正极室中的通过膜b向Ⅱ室迁移，膜b为阴离子交换膜，B错误；C．结合充电时阳极和阴极的电极反应式可得总反应的离子方程式为，C正确；D．放电时，当外电路通过2mol电子时，理论上负极室中有2mol进入Ⅱ室，正极室中有2mol进入Ⅱ室，则Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共增加2mol，D错误；故答案选C。15．新载体（2025·河北邢台·一模）一种Zn电池的充、放电过程如图所示。下列说法错误的是A．离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜B．放电时，Zn电极发生的电极反应为Zn-2e-+H2O=ZnO+2H+C．充电时，b电极发生的电极反应为C3H8O3-8e-+11OH-=3HCOO-+8H2OD．充电时，转移4mol电子，有8mol离子通过离子交换膜Ⅱ【答案】D【分析】由图可知，放电时，a极（正极）发生反应：O2+4H++4e-=2H2O，Zn板（负极）发生氧化反应生成ZnO；充电时，甘油（C3H8O3）被氧化为甲酸根（HCOO-），b极是阳极，Zn板为阴极。【解析】A．放电时，a极（正极）发生反应：O2+4H++4e-=2H2O，需要H+从左侧溶液迁移到a极表面，因此离子交换膜Ⅰ应允许H+通过，是阳离子交换膜；放电时，Zn板（负极）发生反应：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，右侧溶液中需要OH-迁移到Zn板表面，而Na+需要留在右侧溶液中，因此离子交换膜Ⅱ应允许OH-通过，是阴离子交换膜，A正确；B．放电时，Zn板作为负极，发生氧化反应。根据图示，左侧溶液是硫酸溶液，Zn失去电子生成ZnO和H+，电极反应为Zn-2e-+H2O=ZnO+2H+，B正确；C．充电时，b极是阳极，发生氧化反应，根据图示，甘油（C3H8O3）被氧化为甲酸根（HCOO-），根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：C3H8O3-8e-+11OH-=3HCOO-+8H2O，C正确；D．充电时，转移4mol电子，由电解池结构中电流恒定可知，有4molOH-通过离子交换膜Ⅱ，D错误；故选D。16．（2026高三·全国·月考）一种基于硝酸盐还原和氨氧化的储能电池示意图如图，电极为金属Zn和选择性催化材料，放电时，含的废水被转化为NH3。下列说法不正确的是A．放电时，正极区域的pH增大B．放电时，每消耗负极室溶液质量增加260gC．充电时，Zn连接外接电源的负极D．充电时，阳极反应：【答案】B【分析】放电时，含的废水被转化为，故放电时右侧为正极，电极方程式为，左侧为负极，失电子变为，电极方程式为；充电时，左侧为阴极发生还原反应，电极方程式为，右侧为阳极发生氧化反应，电极方程式为：。【解析】A．放电时，正极区生成氢氧根，故正极区域的pH增大，A正确；B．放电时，每消耗负极会有溶解进入负极室同时会有移动进入负极室，故负极室溶液质量增加，B错误；C．充电时，Zn作为阴极故连接外接电源的负极，C正确；D．根据分析，充电时，阳极反应为，D正确；故选B。17．（2026·福建·一模）一种新型醌类（）酸碱混合电池具有高能量密度和优异的循环稳定性，该电池工作示意图如下。下列说法正确的是A．放电时，通过c膜向正极移动，通过d膜向负极移动B．充电时，a室的电极反应为，阴极区浓度减小C．充电时，电路中每转移1mol电子，阳极区溶液的质量增加4.5gD．放电时，若有1mol完全反应，理论上需消耗【答案】C【分析】由题干图示信息可知，放电时a电极为正极，MnO2转化为Mn2+，发生还原反应，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；b电极为负极，发生氧化反应，电极反应为+2nOH--4ne-=+2nK++2nH2O，此时阳离子移向正极，阴离子移向负极，则c交换膜为阴离子交换膜，则左室的硫酸根离子进入中间K2SO4室，d为阳离子交换膜，右室的K+进入中间K2SO4室。【解析】A．放电时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；a室为正极，b室为负极，通过c膜向负极移动，K+通过d膜向正极移动，A错误；B．充电时，a室为阳极，电极反应式正确；阴极区（b室）发生还原反应生成OH-，电极方程式为+2nH2O+4ne-+2nK+=+2nOH-，OH-浓度增大，B错误；C．充电时，a为阳极，电极反应为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，电路中每转移2mol电子，阳极区生成1molMnO2，质量减少87g，同时中间室有1mol经c膜进入左室阳极区，质量增加96g，则阳极质量最终增加(96-87)g=9g，故电路中每转移1mol电子，阳极区质量增加4.5g，C正确；D．由分析可知，放电时b电极为负极，有1mol生成，理论上电路中转移电子的物质的量为4nmol，根据电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，理论上需消耗，D错误；故选C。18．（2025·辽宁丹东·二模）电解硫酸钠溶液制取某电池材料的前驱体，其工作原理如图所示。下列说法错误的是A．b电极电势低于aB．交换膜B为阳离子交换膜C．通电一段时间后，Ⅰ室pH降低D．当Ⅲ室产生时，理论上Ⅰ室中质量减少3.2g【答案】D【分析】由图可知，前驱体在Ⅲ室生成，则Ⅱ室的金属阳离子进入Ⅲ室，交换膜B为阳离子交换膜，则右侧纯钛电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-，OH-与金属阳离子结合得到前驱体，为保持电荷守恒，交换膜A为阴离子交换膜，左侧石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，所以电解过程实际上是电解水。【解析】A．a连接石墨电极（阳极）为电源正极，b连接纯钛电极（阴极）为电源负极，正极电势高于负极，故b电极电势低于a，A正确；B．由分析可知，金属阳离子需从Ⅱ室进入Ⅲ室，交换膜B允许阳离子通过，为阳离子交换膜，B正确；C．Ⅰ室为阳极室，阳极反应为2H2O-4e-=O2+4H+，生成H+使溶液酸性增强，pH降低，C正确；D．根据化学式，生成0.2mol前驱体需0.4molOH-，对应转移0.4mol电子。阳极反应生成0.1molO2（质量3.2g），但Ⅱ室中的会通过交换膜A移向Ⅰ室（维持电中性），0.2mol（质量19.2g）移入，故Ⅰ